WTCC 12 listopada 2005 oficjalnie ogłoszono, że w sezonie 2006 Yvan Muller będzie kierowcą zespołu SEAT Sport w Mistrzostwach Świata Samochodów Turystycznych (WTCC). W otwierających sezon dwóch wyścigach na torze Monza, Muller zdobył dwa drugie miejsca, a w piątej rundzie na torze Brands Hatch odniósł pierwsze zwycięstwo w WTCC. Sezon ukończył na czwartym miejscu, zdobywając 62 punkty.
W 2007 roku odniósł dwa zwycięstwa i do ostatniego wyścigu walczył o mistrzostwo z Andym Priaulx, jednak ostatecznie został wicemistrzem po tym jak podczas ostatniej rundy w Makau, na przedostatnim okrążeniu pierwszego wyścigu, którego był liderem, awarii uległa pompa paliwa w jego samochodzie, co wyeliminowało go z drugiego wyścigu i kosztowało tytuł mistrza.
Trzeci rok współzawodnictwa w WTCC Muller rozpoczął od zwycięstwa w otwierającym sezon wyścigu w Kurytybie. Po siódmej rundzie w Brands Hatch odebrał prowadzenie w klasyfikacji generalnej od swojego głównego rywala w tym sezonie, Gabriele Tarquini i nie stracił go już do końca mistrzostw. Łącznie w sezonie 2008 odniósł trzy zwycięstwa, dziewięciokrotnie stawał na podium i punktował w 22 z 24 wyścigów, dzięki czemu zdobył tytuł mistrza z przewagą 26 punktów nad Tarquinim.